基于plc的機械手控制系統及組態設計(已修改)

　

【正文】 PLC課程設計報告 題 目：基于PLC的機械手控制系統及組態設計 二級學院： 電氣與電子工程學院 基于PLC的機械手控制系統及組態設計摘要隨著21世紀的發展，技術科技的不斷完善，人們對于機械手的控制系統運用越來越成熟，機械自動化逐步代替了人工操作，這意味著將解放人類勞動力，一些簡單重復的動作將會有機器代替運作，并且在某些場所，例如高溫高壓，有毒氣體以及威脅到人類生命安全的環境。為了適應社會需求的變化，人類不斷實踐和探索，機械手應運而生，相應的各種難題迎刃而解。本設計主要介紹了國內外機械手研究現狀及可編程控制器S7200 PLC的研究發展趨勢，基于PLC編程可知，組態王可以實現與S7200編程器相結合，組建簡單的仿真界面，通過仿真軟件可以清晰的了解到機械手的操作，包括上移、下移、左移、右移。實驗表明，由S7200 、易于操作、經濟實用、可靠性高、穩定性高。關鍵詞：S7200 PLC；；機械手目錄1緒論 1 1 1 22組態王Kingview 3 3 3 3 5 8 8 10 10 10 PLC的基本結構 11 PLC的工作原理 12 PLC的基本配置 123機械手控制系統的設計 15 15 15 PLC與IPC和DCS的比較 15 PLC的控制電路程序設計 16 PLC的I/O分配表 16 17 機械手的動作實現過程 18 PLC控制機械手的模擬工作圖 19 PLC梯形圖設計 21 PLC程序的調試 30 PLC控制的安裝與布線 30 314組態王Kingview 32 32 32 33 35 38 38 39 45總結 46參考文獻 47附錄 PLC梯形圖設計 481緒論該課題主要是研究當代機械手的控制過程以及如何實現，隨著科技的不斷發展，機械手運用到各個領域和產業當中，而現在機械手面臨的問題主要是位置的精準性，定位精準性的準確度決定了機械手在工業的運用場所，同時隨著發展的需要，機械手上位機要準備的報出發生故障的所在位置，運行維護人員要第一時間趕往現場并排除故障原因。現代的機器手己經應用于眾多領域：在汽車組裝線上對車身進行焊接和噴漆；用于醫療領域的微型手術方面已有許多進展。因而，機械手控制技術的發展具有極其重大的意義。主要的部分是通過控制電動機來操控機械手的手臂，手指部分的旋轉或者移動來完成對物件的抓取和傳送。隨著工業的自動化需要，解放人類勞動力，科學技術發展逐步代替了以往以人工為勞動力的流水線工作，同時一些不適宜人類施工的成所，甚至會對人類造成傷害的場所等等，對于該課題機械手的控制系統研究是非常具有重要的實際意義。目前在國內的機械手主要是從事一些簡單的操作工作，例如：簡單的機床加工，鍛造簡單工程，一些熱處理而已，要想實現更加自動化的操作，還需要投入大量的科學研究，對于我國來說，這是非常必要的一個研究，研究成熟之后將會對工業生產帶來極大的便利，同時也意味著我國的技術更向前邁一步，這將會是革命性的變化。而國外的機械手技術相對來說，比國內的技術要更成熟一些，能夠實現更多自動化的操作，機械化的水平更是逐步完善，可以完成人類基本上的動作，包括位置的準確性、控制的速度、動作的靈敏性，這些國外的技術都是值得我們去學習和借鑒，當然國外目前也是存在缺陷的，一些觸覺、視覺性能的機械手還沒有完全研究成熟，這也是意味著我們研究該課題的重要性，而機械手的設計還要涉及到每一個系統細小的基本單元。隨著學科的相互滲透和大規模還有超大規模的集成電路等電子技術的發展，機械領域己經拓寬了許多，使得機械系統由簡單到復雜，功能越來越強，精度越來越高，體現了生產力發展的進步和趨勢。我國在這一領域的應用研究距離國際水平還存在著一定的差距，特別是中小型企業由于資金和技術上的因素導致一些技術性的研究還是停留在原地，要想得到快速的發展需要國家政策的相關支持，鼓勵中小型的企業能向更加層次發展與創新，不僅帶動企業的發展，更是降低對環境的污染，對國家經濟的推動。然而現在PLC的技術到了一個非常成熟的境界，不僅控制功能得到質一樣的飛躍，功耗和體積日益減小，成本下降，可靠性增強，編程能力得到提高以及檢測故障的能力也得到提升，PLC決定了工業生產的方向，成為了自動化控制的支柱。這無疑是對機械手未來發展前景帶來了希望，特別是一些中小型企業的發展，降低投資的資金獲得等價先進的生產水平能力。在20世紀中期，我國就開始對機械手的研究與發展。在1972年上海我國生產了第一臺機械手，隨著技術的完善和成熟，國家研究的投入使各省份開始大量的研制發展。為了實現機械手的全面推廣，國家把研究機械手這領域列入到五年計劃當中，并投入了大量的資金發展，也成功的制造了一系列的機器人控制。隨著科學技術的進步與成熟，當今社會的發展趨勢下，社會主義市場經濟控制的國民經濟，傳統的工業流水線、復雜有害的成所、不適應人類工作的環境等這一系列情況，運用而生的機械手將逐步代替人類工作，這是社會發展的必然趨勢，同時也是人類智慧的體現。而傳統的工業也無法滿足社會經濟的發展需求，也逐漸淘汰了，未來的發展將是推動社會進步的重要體現，也是研究機械手實現自動化存在的意義。通過PLC編程控制機械手可以實現更加精準性，位置的準確度，速度的快慢，包括一些大件貨物的搬運以及打包等等，這些都是可以在PLC控制下實現，自動化的過程也會得到大大的簡化，減去繁瑣的工程。然而PLC與組態王的結合，更是實現了實時監測機械手在工作當中的運作，監測運作過程中會出現的故障問題，這樣大大的減少了人類的工作，提高了工作的效率，出現故障問題我們都能在第一時間發現，并做出準確的判斷，實現這樣的一體化的自動系統，需要我們在不斷實踐中摸索，在未來我國現代化發展過程中也會起到巨大的作用。2組態王Kingview 隨著集散型控制系統（DCS）的出現被熟知，在PC技術向工業領域滲透中占據特殊而重要的地位。
（1）20世紀60年代：計算機較少地用于工業過程控制中。
（2）20世紀70年代：隨著計算機控制技術的成熟逐漸在DCS中得到運用，但是軟件方面的技術仍然存在不足和封閉專用，導致其成本非常昂貴。 （3）80年代中后期：基于PC計算機的監控系統開始進入市場，并發展壯大。美國wonderware公司推出第一個商業化組態軟件intouch。
（4）80年代末國外組態軟件進入中國（開始不是很接納）
（5）90年代國內開始研究并開發，各個國組態公司開始成立。
（6）90年代后期國內組態產品開始成熟。
國外軟件商提供的組態軟件產品：
（1）德國Seimens公司的WinCC
（2）美國Wonderware公司的Intouch
（3）美國Intellution公司的iFix／Fix
（4）美國Rockwell公司的RSView
（5）美國NI的Labview
國內自行開發的產品的組態軟件產品：
（1）北京亞控的組態王、三維力控科技的力控、
（2）昆侖通態的MCGS、易控、世紀星、紫金橋等使用軟件的工作階段劃分根據組態系統環境劃分，： （1）組態系統的開發環境：根據組態王的軟件設計，自動化工程師為了能設計一個可靠的控制方案，同時能夠在組態王軟件支持下進行應用程序系統生成的一個工作環境。建立用戶所需要的數據庫文件，生成圖形目標應用系統，這些開發環境下的系統能夠在組態運行環境中運行使用。（2）組態系統的運行環境：該運行環境可以實現投入實時運行，簡單的來說就是可以支持在線組態的設計技術，將目標應用程序可以在計算機內存中實時運行，簡化繁瑣的流程，操作易于方便，且靈活性高等特點。同時組態運行環境在不退出的狀態下，可以進入組態系統環境直接修改有問題的部分，而且修改的這部分在該組態運行環境下會直接生效運行，大大的提高了工作的效率也降低了成本價值。 按照成員構成劃分，每一個功能都具有其一定的獨立性，而每個功能相對能實現較大的應用，每個獨立的功能形式能組成一個集成軟件平臺，同時由若干個程序構件組成，其中必備的典型組件包括：（1）工程管理器工程管理器是給設計的工程師提供了一個方便的操作界面，包括程序的搜索、新建、刪除、屬性、備份、恢復、開發和運行等一系列功能管理工具。但是在設計的過程當中往往會遇到很多問題，例如：組態數據需要經常備份、組態仿真界面需要借鑒別人成功的范例、同時還需要經常了解保存的工程項目。這些繁瑣的步驟也給設計工程師帶來了額外的許多負擔，而且效率低下又容易出錯。工程管理器的簡單操作界面，使上述繁瑣的事情得到簡單化。（2）圖形界面開發程序為了能使設計的方案得到合理的實施，設計工程師需要在一個開發環境中生成相關的圖形系統，然后通過建立數據庫文件的信息，生成最終需要的目標應用程序，同時供運行環境運行時使用。（3） 圖形界面運行程序組態系統軟件運行的環境中，計算機內存設計的圖形目標系統及其圖形設計的運行程序，這些都能在計算機中實行實時運行狀態。（4）實時數據庫系統組態程序目前比較成熟的組態軟件已經具備了獨立的實時數據庫系統件，這成熟的條件解決了很多問題，不僅提高了系統的實時性還增強了系統的處理能力，